城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)(URPMS)研究

1、城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)（URPMS）研究顧朝林 南京大學(xué)城市與資源學(xué)系210093人文地理否是否1999年2月1日城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)（URPMS）研究人文地理城市規(guī)劃2000 01 2002 12 6。0顧朝林 1958 06 男教授 1995 10 （025）3593730南京大學(xué) 1987 12博士 英語 俄語中國科學(xué)院地理研究所研究員，博士生導(dǎo)師；中國區(qū)域科學(xué)協(xié)會(huì)常務(wù)理事；中國城市科學(xué)研究會(huì)理事、建設(shè)部高等城市規(guī)劃學(xué)科專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員，中國城市規(guī)劃學(xué)會(huì)區(qū)域規(guī)劃與城市經(jīng)濟(jì)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、區(qū)域規(guī)劃組組長城市與區(qū)域規(guī)劃，數(shù)學(xué)模型，城市地理信息系統(tǒng)2年 6。0萬 2001年12月一、

2、研究的目的、意義和成果的預(yù)計(jì)去向傳統(tǒng)的城市與區(qū)域規(guī)劃受地理學(xué)“經(jīng)驗(yàn)歸納法”、建筑學(xué)“形象思維法”和經(jīng)濟(jì)學(xué)“理論演繹法”的影響較大，實(shí)際工作中比較注重定性分析，對(duì)定量分析的應(yīng)用不足。八十年代初，計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國城市規(guī)劃界逐步得到推廣和應(yīng)用，其發(fā)展歷程可劃分為四個(gè)階段：19791982年的理論準(zhǔn)備階段；198287年的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展階段；198790年的鞏固與反思階段；1990年以后的大發(fā)展階段（陳燕申，1995）。當(dāng)前，各種與規(guī)劃有關(guān)的應(yīng)用軟件在城市與區(qū)域規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)開始普及，但擁有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軟件卻很少。本項(xiàng)目旨在開發(fā)面向城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)據(jù)分析軟件的城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)（URPMS）

3、。其功能介于以GIS軟件和通用的數(shù)據(jù)分析軟件之間，以城市與區(qū)域規(guī)劃模型功能為核心，同時(shí)包括空間數(shù)據(jù)分析并向與城市規(guī)劃CAD和SPOT影像應(yīng)用銜接努力。這樣，它既彌補(bǔ)了GIS軟件統(tǒng)計(jì)分析功能和專業(yè)模型功能相對(duì)薄弱的不足，又克服了通用數(shù)據(jù)分析軟件，如SAS（Statistical Analysis System）、SPSS (Statistical Package for Social Sciences)等缺乏專業(yè)模型功能的弱點(diǎn)。目前，國內(nèi)已有各類城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院及咨詢機(jī)構(gòu)1000多個(gè)，區(qū)域和國土規(guī)劃單位400多個(gè)，土地規(guī)劃設(shè)計(jì)院近200處，從事規(guī)劃、計(jì)劃的人員超過60000人。URPMS系統(tǒng)是國內(nèi)

4、第一個(gè)面向城市與區(qū)域規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)軟件，它也可用于經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、地學(xué)、生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)學(xué)模型運(yùn)算。URMPS系統(tǒng)開發(fā)也得到建設(shè)部城市規(guī)劃司、科學(xué)與技術(shù)發(fā)展司的大力支持，可在城市規(guī)劃系統(tǒng)內(nèi)推廣應(yīng)用。二、研究課題所涉及的科學(xué)領(lǐng)域，國內(nèi)外達(dá)到的水平，存在的主要問題；本課題的學(xué)術(shù)思想、立論根據(jù)、主攻關(guān)鍵及獨(dú)到之處當(dāng)前國外商品化的地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件和統(tǒng)計(jì)分析軟件很多，但普遍缺乏城市與區(qū)域規(guī)劃方面的專業(yè)模型功能。因此，我們研究的URPMS是一個(gè)以數(shù)據(jù)分析和專業(yè)模型功能為主體的軟件系統(tǒng)，目的是為城市與區(qū)域規(guī)劃工作者提供一個(gè)實(shí)用的數(shù)據(jù)分析工具。目前，我國自行開發(fā)的城市規(guī)劃應(yīng)用軟件，

5、主要集中在城市GIS和城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)，并且?guī)缀醵际窃趪釭IS工具軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行的二次開發(fā)。比如，由十堰市建委和中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院19911992年建立的以PC ARC/INFO和 dBase IV為支撐軟件的十堰市城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)（徐紅等，1994）；北海市城市信息系統(tǒng)（申學(xué)軍，1994）；建設(shè)部信息中心開發(fā)的基于通用GIS軟件平臺(tái)上的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)（郝力，1995）；以MapInfo、AutoCAD和FoxPro為基礎(chǔ)平臺(tái)的廣州珠江新城土地開發(fā)信息系統(tǒng)（丁建偉等，1995）；建立在Genamap平臺(tái)上的濟(jì)南市城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)（張啟來等，1995）；以ArcCAD和A

6、utoCAD為基礎(chǔ)開發(fā)的基于GIS的城市規(guī)劃專題制圖系統(tǒng)（周勇前等，1995）；1989年同濟(jì)大學(xué)陳秉釗教授主持設(shè)計(jì)的蘇州城市規(guī)劃與建設(shè)管理信息系統(tǒng)；廣州城市信息系統(tǒng)（林炳耀，1991）等等。然而，城市與區(qū)域規(guī)劃中經(jīng)常用到的數(shù)據(jù)分析、評(píng)價(jià)、模擬、預(yù)測軟件，國內(nèi)還沒有成功的軟件推出。見于文獻(xiàn)的有北京大學(xué)地理系劉闖設(shè)計(jì)的輔助決策系統(tǒng)（林炳耀，1991）和區(qū)域分析微機(jī)輔助系統(tǒng)（曹桂發(fā)，1992）。后者采用模塊化結(jié)構(gòu)，用FORTRAN77語言開發(fā)，具有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)的簡單分析功能，提供的分析模型十分簡單；前者僅側(cè)重與決策分析。上面提及的城市信息系統(tǒng)中，有的也具有專業(yè)模型功能，但均不夠系統(tǒng)。鑒于目前

7、國內(nèi)尚不存在成熟的城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)據(jù)分析軟件軟件，而實(shí)際規(guī)劃中對(duì)該類軟件的應(yīng)用又十分迫切（特別是城市交通規(guī)劃、土地類型分析和規(guī)劃、城市人口預(yù)測中的數(shù)據(jù)處理），城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)（Urban and Regional Planning Modal System, URPMS）是我們研究與開發(fā)的一套擁有自主版權(quán)、面向城市與區(qū)域規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型軟件系統(tǒng)?！局饕獏⒖嘉墨I(xiàn)】1. A.G. Wilson, 1974, Urban and Regional Models in Geography and Planning, John Wiley & Sons, London.2. The Models a

8、nd Process of Object-Oriented Design, Cadre Technologies Inc. 1990.3. An Introduction to Teamwork. Educational Services, Cadre Technologies Inc. 1990.4. Software Development Methods - Analysis & Design. Cadre Technologies Inc. 1991.5. 陳燕申，我國城市規(guī)劃領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)應(yīng)用的歷史回歸與發(fā)展，城市規(guī)劃，1995年第3期。6. 徐紅等，十堰市城市規(guī)劃與管理信息系統(tǒng)，城市

9、規(guī)劃， 1994年第3期。7. 申學(xué)軍，信息技術(shù)在北海城市規(guī)劃中的應(yīng)用， 城市規(guī)劃，1994年第5期。8. 朱儉松，城市交通規(guī)劃中引言電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的初步體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，城市規(guī)劃，1988年第1期。9. 徐巨洲，十年城市交通規(guī)劃回顧與展望，城市規(guī)劃，1989年第6期。10. 周勇前、陳軍，基于GIS的城市規(guī)劃專題制圖，城市規(guī)劃，1995年第2期。11. 郝力，產(chǎn)品化“城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)”的認(rèn)識(shí)與實(shí)踐，城市規(guī)劃，1995年第2期。12. 丁建偉等，廣州珠江新城土地開發(fā)信息系統(tǒng)研究，城市規(guī)劃，1995年第2期。13. 張啟來等，濟(jì)南市城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，城市規(guī)劃，1995年第5期。14

10、. 林炳耀，論我國城市和區(qū)域信息系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)，經(jīng)濟(jì)地理，1991年第3期。15. 曹桂發(fā)，地理分析方法庫及其應(yīng)用研究，地理科學(xué)，1992，第12卷 第2期。三、 研究內(nèi)容，工作方案（包括采取的措施、技術(shù)路線、進(jìn)度安排、擬達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)、提交成果方式）1、已開發(fā)產(chǎn)品內(nèi)容URPMS的核心功能是規(guī)劃模型和數(shù)據(jù)分析，包括各種空間數(shù)據(jù)分析模型（以多元統(tǒng)計(jì)分析模型為主）、城市規(guī)劃模型和區(qū)域規(guī)劃模型。此外，系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)的輸入、輸出功能，它是系統(tǒng)與其它軟件和數(shù)據(jù)之間的接口。具體包括：（1）空間數(shù)據(jù)分析（2）區(qū)域規(guī)劃模型（3）城市規(guī)劃模型 數(shù)據(jù)預(yù)處理功能 趨勢預(yù)測模型 層次分析法 常用統(tǒng)計(jì)分析 人口簇生存

11、模型 城市化水平分析法 回歸分析 基本經(jīng)濟(jì)模型 城市職能結(jié)構(gòu)分析模型 判別分析 遷移與分配模型 城市等級(jí)規(guī)模分析模型 聚類分析 投入產(chǎn)出模型 系統(tǒng)相對(duì)熵分化度測定法 主成分分析 單約束重力模型 規(guī)劃方案評(píng)價(jià)模型 因子分析 雙約束重力模型 城市交通模型 對(duì)應(yīng)分析 平面區(qū)位模型 城市用地評(píng)價(jià)模型 訓(xùn)練迭代法 網(wǎng)絡(luò)區(qū)位模型 城市群演化模型 資本組成分析 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型 城鄉(xiāng)人口遷移模型 對(duì)數(shù)線性模型 線性規(guī)劃模型 線性洛吉模型(logit) 多目標(biāo)規(guī)劃模型 線性概率模型(probit)2、研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)A. 城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)再開發(fā)，重點(diǎn)解決該模型系統(tǒng)與城市規(guī)劃圖形系統(tǒng)的銜接，推出URMPS

12、 2.0版；B. 在ARCINFO和MAPINFO平臺(tái)上二次開發(fā)城市規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)； C. SPOT遙感影像與二次開發(fā)城市規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)和城市與區(qū)域規(guī)劃模型銜接。3、進(jìn)一步開發(fā)設(shè)想在“城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)”開發(fā)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用城市地理信息系統(tǒng)方法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，進(jìn)行：A. 城市與區(qū)域規(guī)劃模型系統(tǒng)再開發(fā)，重點(diǎn)解決該模型系統(tǒng)與城市規(guī)劃圖形系統(tǒng)的銜接，推出URMPS 2.0版；B. 在ARCINFO和MAPINFO平臺(tái)上二次開發(fā)城市規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)；C. SPOT遙感影像與二次開發(fā)城市規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)和城市與區(qū)域規(guī)劃模型銜接。4、進(jìn)度安排本項(xiàng)目計(jì)

13、劃兩年完成。2000年重點(diǎn)解決該模型系統(tǒng)與城市規(guī)劃圖形系統(tǒng)的銜接；2001年在ARCINFO和MAPINFO平臺(tái)上二次開發(fā)城市規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)。5、擬達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)A. 數(shù)據(jù)輸入以電子表格實(shí)現(xiàn)，操作靈活。充分支持多文檔界面，可以同時(shí)打開任意個(gè)數(shù)據(jù)文件，僅受內(nèi)存容量的限制。因而可以同時(shí)操作多個(gè)數(shù)據(jù)體，方便地在各個(gè)數(shù)據(jù)文件之間利用剪切板傳遞數(shù)據(jù)或進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。可以同時(shí)對(duì)多個(gè)打開的數(shù)據(jù)體進(jìn)行處理；B. 完全支持開放式數(shù)據(jù)庫連接（ODBC），能夠讀取的數(shù)據(jù)庫種類僅取決于操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫驅(qū)動(dòng)程序。不僅可以讀取多種數(shù)據(jù)庫，而且還可以將數(shù)據(jù)文件寫入數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)庫文件，可以和支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的多種軟件

14、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；C. 支持對(duì)象連接和嵌入（OLE）；D. 具有豐富的模型方法庫。系統(tǒng)提供30多種數(shù)據(jù)分析模型和城市與區(qū)域規(guī)劃專業(yè)模型；E. 操作簡便。所有模型均提供默認(rèn)參數(shù)設(shè)置和錯(cuò)誤操作提示；F. 電子表格提供完善的編輯功能，包括剪切、復(fù)制、粘貼、撤銷、刪除行/列，插入行/列。這些功能在系統(tǒng)剪切板上實(shí)現(xiàn)，因此可以和其它的支持電子表格的軟件，如SPSS、Excel等，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。G. 全漢化界面。6、成果方式（1）推出URMPS 2.0版；（2）出版“城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)”專著。四、已有工作基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)室條件1、已有工作基礎(chǔ)（1） URPMSURPMS是以面向?qū)ο螅ǔ鞘信c區(qū)域規(guī)劃）的思想進(jìn)行

15、系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以目前流行的面向?qū)ο蟮恼Z言Microsoft Visual C+ 開發(fā)，運(yùn)行在32位的Windows 95/Windows NT操作系統(tǒng)平臺(tái)之上。本系統(tǒng)全面支持開放式數(shù)據(jù)庫互聯(lián)（ODBC）和對(duì)象連接和嵌入（OLE）技術(shù)。與城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三個(gè)基本功能相對(duì)應(yīng)，結(jié)構(gòu)上由三大模塊組成數(shù)據(jù)輸入模塊、處理分析模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊。數(shù)據(jù)輸入模塊和數(shù)據(jù)分析模塊之間有數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)預(yù)處理，功能包括標(biāo)準(zhǔn)差正規(guī)化、極差正規(guī)化、數(shù)據(jù)中心化、對(duì)數(shù)變換、百分比變換等。處理分析模塊又由三個(gè)子模塊組成，分別為統(tǒng)計(jì)分析模塊、區(qū)域規(guī)劃模塊和城市規(guī)劃模塊。本軟件十分注重與其它軟件的數(shù)據(jù)交換功能，

16、充分支持?jǐn)?shù)據(jù)庫讀寫，同時(shí)也考慮了OLE技術(shù)，以支持與其它應(yīng)用軟件的連接，如統(tǒng)計(jì)制圖軟件Microsoft Excel, Lotus等；GIS軟件MapInfo, ArcView等。與其它軟件的數(shù)據(jù)交換方式包括數(shù)據(jù)庫文件、普通文件、系統(tǒng)剪切板等多種途徑。（2） 城市規(guī)劃與區(qū)域開發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)室在校領(lǐng)導(dǎo)和211工程辦公室的幫助下，南京大學(xué)城市規(guī)劃與區(qū)域開發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)室一期建設(shè)已經(jīng)完成，總投資23萬元，已購置工作站兩臺(tái)，微機(jī)5臺(tái)，彩色打印機(jī)等輸出設(shè)備4臺(tái)，光盤刻錄機(jī)1臺(tái)，基本具備該系統(tǒng)再開發(fā)的條件。未申請(qǐng)過博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金申請(qǐng)人概況顧朝林 1958 6 教授 城市與區(qū)域規(guī)劃 南京大學(xué) 3月黃春曉 1

17、974 5 講師 城市地理 南京大學(xué) 3月 林炳耀 1951 6 教授 計(jì)量地理 南京大學(xué) 3月黃朝永 1968 3 博士后 計(jì)量經(jīng)濟(jì) 南京大學(xué) 3月張 偉 1971 5 博士 GIS及軟件開發(fā) 中國科學(xué)院地理所 4月徐建剛 1961 7 教授 GIS 華東師范大學(xué) 2月王 洪 1957 8 博士生 城市規(guī)劃 北海市城市規(guī)劃局 4月六、申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)預(yù)算該項(xiàng)目計(jì)劃兩年完成，共需經(jīng)費(fèi)6。0萬元。其概算如下：用途金額（萬元）計(jì)算依據(jù)及理由“城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)”商品化1.0申請(qǐng)軟件注冊(cè)、軟件測試“城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)”再開發(fā)3.0招收3名博士后研究人員購置相關(guān)軟件用于研制城市規(guī)劃計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

18、計(jì)系統(tǒng)1.0購置黑龍江省規(guī)劃院二次開發(fā)軟件城市與區(qū)域規(guī)劃數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)綜合及其再開發(fā)1.0招收博士后研究人員1名(四)中科院地理所研究員期間(1994年10月-1998年2月)專著1. 中國大城市邊緣區(qū)研究，科學(xué)出版社，1995年。論文1. Analysis of the Causes of Urban Flood and Inundation Disasters in Jiangsu and Anhui,1991., Chinese Environment and Development,1994. no.4. pp.27-47.2. 戰(zhàn)后西方城市研究學(xué)派，地理學(xué)報(bào)，第49

19、卷第4期，1994年。3. 中國大都市空間增長形態(tài)，城市規(guī)劃，第18卷第6期，1994年。4. 論中國城市持續(xù)發(fā)展研究方向，城市規(guī)劃匯刊，1994年第6期(總第94期)。5. “Spatial Distribution and Typology of High Technology Parks in China”， China City Planning Review, Vol.11, No.3,1995.6. “Chinas Urban Housing System in Transition”， The Journal of Chinese Geography, Vol.6, No.1, 1995.7. 論中國建制鎮(zhèn)的發(fā)展、地域差異及空間演化，地理科學(xué)，第15卷第3期，1995年，第208-215頁。8. “A Policy Review on Spatial Strategy of Regional Development in China 1953-92”， CHINA REPORT, Vol.31, No.3, pp.385-410.9. “Challenges and Corresponding Policies for Chinas Urban Sustainable Development”， The Jour